航天科普：进击的航天食品
(作者：永磁－老鼠 微博：CRH380AN020651020 知乎：DF0001 央视频号：CRH380AN－0206)
航天食品，顾名思义就是给航天员在太空中执行任务时在载人飞船或航天飞机以及载人空间站内食用的专用食品，各国的航天食品多种多样，千奇百怪，下面我就来介绍一下。
上世纪60年代初，冷战中的(前)苏联和美国航天员食用用铝管包装的肉糜、果酱类膏糊状食物。航天员进餐时，需要用手挤压管壁将食物直接送入口中。在穿着密闭加压的航天压力服时，则通过头盔进食孔进食。虽然这种形式的航天食品食用方起来不容易掉落食物残渣，但这种航天食品的缺点是水分含量高，重量和体积大 ，不方便航天员携带。后来，航天食品采用了一口一块的压缩食品，俗称“一口吃”。小块的压缩食品体积和重量小，便于携带，进食方便。60年代中期～70年代初，美国的双子星座号飞船和阿波罗号飞船采用氢氧燃料电池作电源。这种电池发电时，会产生出大量的水，于是，美国采用脱水复水食品，这种食品的性状和风味更接近于地面的食物，能满足航天员的口味。后来，由于载人航天器上食品冷藏设备和加热装置的飞速发展，航天食品的类型和品种已接近地面膳食。美国航天飞机上的航天员可吃到新鲜的蔬菜、水果和加热后的鲜汤等食品。
航天食品类型
1.情况性分类
航天食品大致有如下两种类型：一类是在太空正常飞行时航天员所要吃的食品，另一类是在特殊情况下所要用的食品。
在正常飞行情况下吃的航天食品有：
（1）即食类。它是可以拿过来就直接吃的东西，不需要进行再加工，如含中等水分、一口大小的压缩成型的或用涂膜处理的干燥食品等。
（2）复水类。这种食品经过真空冻干处理，因为它在被送上太空时轻而小，在航天食品中占有较大比重，但在食用前必须复水，在它的包装袋上都有一个单向入水阀门，以便复水用，复水后即可食用。
（3）热稳定杀菌类食品。这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头食品，太空飞行证明，在失重条件下用普通餐具由开口容器中取食完全可行。这类仪器占航天仪器的比例也很大。如(前)苏联礼炮6号空间站中这种仪器占80%左右。
（4）冷冻冷藏类食品。这类食品是在地面上冻好带进太空的，溶化后可食用。
（5）辐射杀菌类食品。这是经过放射线杀菌后的食品，它曾在美航天飞机飞行中少量使用过。
（6）自然型食品。地面上没经处理的食品，如新鲜水果，蔬菜、水果、果酱和调料等。
（7）复水饮料(冲剂或软固体饮料)。它是在太空加水溶解后制成的冷饮或热饮。在包装上美国早期用复水饮料袋，后改用折叠塑料瓶和方形复水包，以便用吸管吮吸。
特殊的航天食品有：
（1）备用食品。它是指在发生特殊情况必须延长飞行时所用的食品，其类型同前。
（2）应急食品。这种食品是指在飞行器发生故障时，航天员必须穿着航天服时所用的食品，如铝管包装的半固体果酱、菜泥、肉羹等。应急食品也包括当航天员着陆后，降到远离人烟的地方，等待救援期间食用的食品。
（3）舱外活动食品，这是指存于头盔内颈圈部分的固体或半固体、流质供食器中的食品，供长时间舱外活动中临时给航天员食用的食品。
食用分类
对航天食品，科学家们将其大体分为7类：
一是即食食品，是不需要加工、拿过来就吃的食品；
二是复水食品，属于冻干食品，需要加入水使食品恢复原状后食用；
三是热稳定食品，这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品；
四是冷冻冷藏食品，这类食品是在地面上冻好带进太空的，融化后可食用；
五是辐射食品，经过辐照杀菌后的食品；
六是自然型食品，地面上没经过处理的食品，如新鲜水果、蔬菜、面包、果酱等；
七是复水饮料，冲剂或固体饮料。
航天食品的卫生及包装要求
对航天食品的卫生要求，首先就是要确保安全，不能发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验而不失效。
航天食品的质量要求
航天食品是要求最高的食品。航天食品从本质上讲与地面普通食品一样，都是为人体提供能量和营养的，但空间环境的不同和航天员生活工作的特点，对航天食品提出了许多特殊要求。对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能使航天员发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验。截至到2015年，世界上所有航天食品都是从地球携带到太空的，考虑到载人飞船发射费用昂贵，为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷，航天员携带的航天食品应尽可能重量轻，体积小，营养好。
航天食品的营养要求
从营养方面来看，航天食品必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。航天飞行会导致航天员骨钙丢失，肌肉萎缩，红细胞数量减少，食品要针对航天员生理改变指数对膳食的营养素作适当调整。例如，肌肉萎缩要求食品提供充足的优质蛋白质，骨钙丢失要求食品提供充足的钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D。另外，飞行初期食品的脂肪含量不宜太高，以免加重空间运动病；为防止心血管系统功能失调，要限制食品中钠的供给，保证钾的供给。
航天食品的搭配要求
如何搭配进食和建立饮食制度也是很重要的问题。饮食制度是按航天乘员的生活工作和锻炼情况，来合理安排每日的进餐次数、每餐食品量和热量、进餐间隔时间的一种规定，也是制定每天食谱的依据。如苏联礼炮6号空间站上规定：每天4餐，每餐食品量和热量接近均等；各餐间隔时间为3~5小时；锻炼后要15~20分钟才能进餐；锻炼或紧张脑力劳动，必须在饭后1~1.5小时后才能开始。美国采用每日3餐的制度。
航天食谱必须符合营养标准和航天员口味及饮食习惯。航天食谱一般分两种，一种是通用型，一种是个人爱好型。为了避免单调，美俄在太空中使用的食谱，一般以4~`6天为一个周期，在一个周期内除饮料外每天食品不重样。如美国航天飞机的通用食谱分为A、B、C餐：A餐有桃、烤牛肉、炒鸡蛋、薄饼、可可、桔子饮料，维生素丸和咖啡；B餐有猪肉混合菜、土耳其香肠、面包、香蕉、杏仁脆饼和苹果汁饮料；C餐有虾、牛排、烩闷饭、花椰菜、鸡尾果汁、布丁、葡萄汁饮料和冰淇淋。从这些食品种类上看，其营养成份是比较齐全的，符合航天员的营养标准。从已执行过任返回地球的航天员的健康情况看，还没发现有过度营养不良的情况，虽然在太空长期工作时航天员会普遍出现缺钙现象和肌肉萎缩，但这只与长期失重有关。
航天食品的制作过程要求
为了确保我国航天食品的绝对安全，从原材料的选购、食品生产车间与设施的卫生、工作人员的管理及食品检验检测等所有环节进行严格把关。
把好原料采购关
航天食品的原料全部是取得“绿色食品”资质的产品。“绿色食品”是指安全、营养、无公害食品，这类食品对工业“三废”和农药污染进行了严格的控制。我国航天食品的生产部门在全国选取了若干实力雄厚、声誉良好的原料供应商，并定期对供应商的质量体系进行考核。
把好生产工艺关
由于航天食品绝不含防腐剂，而保质期一般要求在6个月以上、保藏时一般不考虑进行冷藏、航天员在食用前不能进行杀菌消毒处理，所以对于食品生产流程和生产工艺提出了很高要求。航天食品专家经过长期研究和实践，形成了一整套严格的生产过程的工艺文件和工艺参数。这些文件和参数一经确定，并经过权威专家评审通过后，生产过程就严格按照这一要求进行。
把好人员管理关
我国的航天食品是由中国航天员科研训练中心（ Astronaut Research and Training Center OfChina）研制生产的，航天员中心的航天食品生产车间就设在北京海淀区唐家岭戒备森严的北京航天城里。生产车间目前有9名工人，他们都经过了严格的政审和每年两次的健康体检，确保政治可靠、身体健康。平时，这些人员不得随意外出，不得与身份不明的人交往，也不能像一般人一样到外面的餐厅吃饭。在进入生产车间前，每人都要淋浴、消毒，并换上特制的防静电工作服。
四是把好检测关
为了保证航天食品的卫生质量，在食品的设计、研制和生产中，都必须严格遵守《中华人民共和国食品卫生法》，执行国家卫生行政部门批准颁发的《航天食品卫生标准》，对原材料的选购、运输与储存的卫生，车间环境与设施的卫生，生产人员的个人卫生，食品加工过程中的卫生，成品运输储存与交付的卫生等进行严格的管理与监督。所有航天产品必须经国家卫生行政部门检验并确定合格后，才能交付使用。
航天食品还必须符合卫生学的要求，防止食源性疾病的发生。
我国的航天食品
我国在神五任务时就有了八宝饭、陈皮牛肉、酱牛肉、莲子粥、速溶绿茶、墨鱼丸、牛肉丸等多种具有浓郁中国特色的航天食品。如八宝饭，不仅风味独特、色泽艳丽，且其中的莲子、桂圆等配料还具有保健功能，具有浓郁的中医特色。
航天食品种类繁多。那么它的加工方法和食用方式会是怎样的呢？以陈皮牛肉为例，作为航天食品它就必须经过高温处理后再做成罐装食品，这样才可长期保存。食用时，用加热器加温即可食用。这种食品称为热稳定食品，用金属罐或蒸煮袋包装，俗称“软硬罐头”，它们的特点是不仅含有正常量的水分，而且与普通食品从口感到形状最接近。由于空间运动病和失重环境对机体的影响，航天员的食欲会有所降低，这样会影响航天员的工作效率和身体健康。
中国航天员科研训练中心航天员营养食品室主任白树民教授说为了增进航天员的食欲，提高食物的摄入量，航天食谱通常采用个人选择性食谱，那么什么是个人选择性食谱呢，就是在飞行前由航天员根据自己的嗜好选择自己喜爱的食品，由膳食营养专家进行配餐后编入食谱，供他们在飞行时使用。
中国人有饭后喝茶的习惯，我国的航天医学专家还发明了包装简单、饮用方便的速溶茶精饮料，饮用时只需通过包装袋上的一个单向阀门将水注入，揉捏包装袋，等到与水充分吸收复原，就可以打开包装进食。冻干食品是最具有航天特色的。它是利用真空冷冻干燥技术脱去食物中的全部水分，最大限度地保持物料的原有形状和营养成分，可以直接食用。一般水果、蔬菜类不耐蒸煮的食物可以用这种方法加工。
现在，我国的科技工作者已开发了几十种航天食品，可以想见，随着航天事业的发展，我们的航天食品会更加丰富，给航天员提供一个舒适的饮食条件。
其他国家的航天食品
美国
航天飞机食谱
A餐B餐C餐桃猪牛肉混合菜虾；烤牛肉土耳其香肠牛排；炒鸡蛋面包烩肉饭；薄饼可可桔子饮料维生素丸咖啡香蕉杏仁脆饼苹果饮料花椰菜鸡尾水果布丁葡萄汁饮料冰淇淋。
美国航天食品的包装要求，一是要能够保证在失重情况下正常使用，二是重量轻体积小。一般有罐装（铝罐或双金属罐）、盒装（复水食品盒）和袋装（复水饮料袋、蒸煮袋、铝塑复合袋等）。美国航天飞机使用的复水盒采用硅橡胶隔膜来防止加水后漏水，使加水操作更为方便可靠。而苏联/俄罗斯使用的复水食品包装是软塑料袋，加工比较简单。
美国航天飞机还使用复水软料袋，它的加水原理与复水食品盒相同。救生食品可采用软塑料内包装和硬塑料外包装。救生饮水可采用马口铁罐或塑料瓶包装。
对于长期载人飞行，特别是对于将来的火星探险和人类在月球上的长期居住，则需要解决食品的生物再生技术，以减少食品的携带量和补给量。目前，美、俄各国正在加紧研究食品的生物再生技术。美国国航空航天局艾姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“沙拉机”，它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜蔬菜用于制作蔬菜沙拉。苏联也曾在“礼炮”7号空间站上进行过洋葱、黄瓜、小萝卜等蔬菜的种植实验，以提供新鲜蔬菜给航天员食用。同时美、俄各国也在加紧研究在空间种植小麦、花生、大豆等粮食作物，实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。美国天空实验室上的第二批乘员洛马斯等人在执行任务时带去了一些辛辣的调味品，希望借它来增加食欲，当他们在航天中食用这些辛辣的调味品时，觉得失去了原来的味道，大家觉得很奇怪。事后证明，这是人在宇宙中味觉失灵的缘故。
俄罗斯
俄罗斯为航天员供应的食物很多是罐装的，例如加了蔬菜的羔羊肉，掺有大麦的牛肉(像一种夹肉面包)，鲟鱼和鸡肉饭。俄罗斯的空间站舱室里有微波炉，可以加热罐头，食用前需要先用起罐器将罐头打开，但是罐头盖不能取下（以免罐头里的食物飞得到处都是）。因为罐头上没有可以将它们固定在桌子上的搭扣，所以在吃罐头时你无法将它固定住。但如果你打算腾出手去做其他事情的时候，你可以往罐头底部倒一些水，这样罐头就可以粘在桌面上。
还有很多其它的脱水食物，像特沃劳格（tvorog）（这是一种俄罗斯乡村的坚果干酪甜点）、蔬菜、意大利通心面、西红柿、油炸米饭、小虾等等。你所要做的就是吃之前往复水袋中加水，等上几分钟，再将勺子插进袋子里吃这些食物。俄罗斯的汤：罗宋汤、牛肉大麦汤、辛辣羔羊汤等等。如果你去过俄罗斯的话，你就会知道那里的汤是多么美味了。在脱水食品复水时，要确信这些汤料和水已经完全融合，你需要将包装袋前后晃动，或抓住包装袋，上下拍打，利用离心力将水挤到袋子中。所以当你看到一名俄罗斯航天员在空间站里抓住一个食品袋并且上下挥舞时，请不要惊讶，这不是他为了午餐而兴奋（也许有这种可能），或者只是为了将食物和水混在一起。
PS：虽然美国的航天食品种类繁多，口味多种多样，但有些美国航天员仍然对这种航天食品心存厌恶。比如在上世纪六十年代初有一位叫约翰·扬的美国航天员为了在太空中满足自己的口腹之欲竟在执行任务前偷偷地把一个牛肉三明治塞进航天服里带入了太空。1984年美籍华裔科学家王赣俊在乘坐“挑战者”号航天飞机执行任务时，他的太太专门为他做了一道他最喜欢吃的炒羊肉让他在空间站吃，没想到这道菜也赢得了其他美国航天员的青睐，对这道菜赞誉有加。后来这一菜品被NASA命名为“王太太炒羊肉”，并纳入美国航天员的太空食谱中。
神舟十二号载人飞行任务时，中国空间站为航天员配备了120多种航天食品，食物不仅有主副之分，还讲究荤素搭配。航天员们都能吃到自己喜欢的食物。比如，航天员们的早餐有粥、面包和酱萝卜；午餐不仅有荤有素、有太空粽子，还有一道复水汤菜“菘菜牛肉汤”，复水食品是加水复原后就可以食用的食品；晚餐也很丰富，有鸡也有鱼；除了正餐，还有佐餐，巧克力、曲奇饼干、什锦罐头等应有尽有。空间站的太空厨房里还配了食品加热装置，让航天员在太空也能吃上热乎饭。
尽管人对美食的追求是无止境的，但航天员在轨的饮食也得根据不同的飞行阶段作相应调整。刚入轨时，饮食会选择粥和一些清淡的食品，有助于航天员补充体液，也更利于消化。在每次飞行任务前，都会有专业科研人员为航天员精心调配，关键就是要做到营养均衡。此外，科研人员还可以根据航天员的个人口味，对太空食谱进行“私人订制”，让航天员有机会“挑食”，当然，美食的“私人订制”也得要符合健康营养的要求。随着航天食品种类多样性的提升，未来我国航天员还将在“太空之家”上享用到更多美食。
